CN1600549A - 制造整体式喷墨打印头的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制造整体式喷墨打印头的方法包括：在一基底上形成加热器和用于向该加热器供给电流的电极；通过向基底上涂敷负型光致抗蚀剂并且对其进行图案化处理，形成环绕在油墨通道周围的通道形成层；至少利用两次光刻，通过反复向具有通道形成层的基底上涂敷正型光致抗蚀剂并且对其构图处理，在由通道形成层环绕起来的空间中形成具有平整顶表面的牺牲层；通过向通道形成层和牺牲层上涂敷负型光致抗蚀剂并且对其构图，形成具有喷嘴的喷嘴层；从基底的底表面对该基底进行蚀刻来进行打孔，并且形成油墨供给孔；以及去除牺牲层。由于牺牲层的顶表面被平整化，所以可轻易控制油墨通道的形状和尺寸，由此提高油墨通道的均一度。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造喷墨打印头的方法，特别是涉及一种利用光致抗蚀剂通过光刻法制造整体式喷墨打印头的方法。
背景技术
一般来说，喷墨打印头是用于通过在记录片材上的预期位置处喷射出微小印刷油墨液滴来打印预定彩色图像的装置。喷墨打印机种的喷墨机构通常被分为两种不同类型：热驱动类型，其中采用一加热源来在油墨中形成气泡，由此导致喷射出油墨液滴，和压电驱动类型，其中通过利用一压电元件的变形来改变油墨体积而喷射出油墨液滴。
在图1中示出了热驱动式喷墨打印头的一般结构。参照图1，一喷墨打印头包括一基底10、一叠置在基底10上的通道形成层20以及一形成于通道形成层20上的喷嘴层30。在基底10上形成有一油墨供给孔51。通道形成层20具有一贮存油墨的油墨腔室53，和一将油墨供给孔51与油墨腔室53连通起来的节流阀52。喷嘴层30具有一喷嘴54，通过该喷嘴54从油墨腔室53中喷出油墨。还有，在基底10上设置有一用于对油墨腔室53中的油墨进行加热的加热器41，和一用于向加热器41供给电流的电极42。
下面将对具有上述构造的常规热驱动式喷墨打印头中的喷墨机构进行描述。油墨通过油墨供给孔51和节流阀52被从一油墨储器(未示出)供送至油墨腔室53。利用由电阻加热元件构成的加热器41对填充在油墨腔室53中的油墨进行加热。油墨沸腾来形成气泡，这些气泡发生膨胀从而使得油墨腔室53中的油墨在气泡压力下喷射出去。因此，油墨腔室53中的油墨通过喷嘴54被以油墨液滴形式喷射到油墨腔室53的外部。
具有前述构造的常规热驱动式喷墨打印头可以利用光刻法整体式制造而成，并且其制造工艺在图2A至2E中示出。
参照图2A，制备一具有预定厚度的基底10，并且在基底10上形成一用于对油墨进行加热的加热器41和一用于向加热器41供给电流的电极42。
如图2B中所示，一种负型光致抗蚀剂被涂敷在基底10的整个表面上，达到预定的厚度，并且利用光刻法被图案化处理成环绕在一油墨腔室和一节流阀的周围，由此形成一通道形成层20。
如图2C中所示，利用负型光致抗蚀剂对由通道形成层20环绕起来的空间进行填充，由此形成一牺牲层S。具体来说，所述负型光致抗蚀剂被涂敷在基底10的整个表面上，达到预定的厚度，并且经过图案化处理，由此形成一牺牲层S。在此，所述负型光致抗蚀剂通过利用旋涂操作进行涂敷，并且由于离心力的作用，所涂敷负型光致抗蚀剂的顶表面并不平整。换句话说，由于旋涂操作过程中的离心力作用，所述负型光致抗蚀剂会环绕通道形成层20向上隆起，如图2C中的点划线所示。如果对所述负型光致抗蚀剂的不平坦表面进行图案化处理，那么牺牲层S将在其周边处向上突起。
如图2D中所示，负型光致抗蚀剂被涂敷在通道形成层20和牺牲层S上，达到预定的厚度，并且利用光刻法进行式刻，由此形成一具有喷嘴54的喷嘴层30。
接着，如图2E中所示，对基底10的底表面进行湿法蚀刻，来形成一油墨供给孔51，并且通过油墨供给孔51将牺牲层S去除，由此在通道形成层20中形成一节流阀52和一油墨腔室53。
再次参照图2D，当通过向牺牲层S上涂敷负型光致抗蚀剂来形成喷嘴层30时，由正型光致抗蚀剂制成的牺牲层S的突起边缘会与一种包含于负型光致抗蚀剂中的溶剂发生反应，倒转发生变形或者熔融。由此，如图2E中所示，在通道形成层20与喷嘴层30之间形成一凹腔C。
图3是常规喷墨打印头的扫描电子显微镜(SEM)图片。参照图3，由于在通道形成层20与喷嘴层30之间形成有凹腔C，所以通道形成层20和喷嘴层30没有被很好地相互粘合起来。
如前所述，根据喷墨打印头的常规制造方法，由于油墨通道的形状和尺寸不易于控制，所以难以获得均匀的油墨通道，并且打印头的喷墨性能会下降。还有，由于通道形成层20和喷嘴层30没有被很好地相互粘接起来，所以喷墨打印头的耐用性下降。
参照图2D，通过曝光、显影以及烘焙来对涂敷在牺牲层S上的负型光致抗蚀剂进行图案化处理。在曝光过程中，通常使用宽频带的UV光，包括I线(353纳米)、H线(405纳米)以及G线(436纳米)。在此，具有一相对较长波长的H线和G线具有较长的穿透深度，影响由负型光致抗蚀剂形成的喷嘴层30和由正型光致抗蚀剂形成的位于喷嘴层30下方的牺牲层S。还有，当利用UV光对广泛使用的正型光致抗蚀剂进行照射时，包含于其中的光敏剂可以在光的作用下发生分解，产生氮气(N2)。所产生的氮气在烘焙过程中发生膨胀，使得喷嘴层30鼓起，导致喷嘴层30发生变形。
图4A是一个平面图，示出了这样一种状态，其中在牺牲层中产生有气泡，而图4B是一张图片，示出了一个产生有气泡的部分的横剖面。参照图4A和4B，在由正型光致抗蚀剂制成的牺牲层S中产生了氮气，并且喷嘴层30已经在这些氮气的作用下发生了变形。
发明内容
本发明提供了一种制造整体式喷墨打印头的方法，其可以通过对牺牲层的顶表面进行平整而轻易地控制油墨通道的形状和尺寸，由此提高油墨通道的均一度。本发明的其它方面和优点将在下面的描述中部分地予以陈述，并且部分地将从这些描述中看出，或者可以通过实施该总的发明构思而领会。
一种制造整体式喷墨打印头的方法，该方法包括：在一基底上形成一油墨加热构件，来对油墨进行加热；通过向所述基底上涂敷一负型光致抗蚀剂图案来形成一通道形成层，该通道形成层环绕在油墨通道的周围；通过反复向具有所述通道形成层的基底上涂敷一正型光致抗蚀剂图案来在由所述通道形成层环绕起来的空间中形成一具有平整顶表面的牺牲层；通过向所述通道形成层和牺牲层上涂敷一负型光致抗蚀剂图案来形成具有喷嘴的喷嘴层；对所述基底的底部进行打孔操作，来形成油墨供给孔，并且去除所述牺牲层。
在本发明的一个方面，各个正型光致抗蚀剂图案均可以通过光刻工艺来形成。
在本发明的另外一个方面，所述基底底部的打孔可以利用蚀刻工艺来实现。
在本发明的另外一个方面，所述通道形成层的形成可以包括在基底的整个表面上涂敷一第一负型光致抗蚀剂层，以一油墨通道图案对该第一负型光致抗蚀剂层进行曝光，并且去除该第一负型光致抗蚀剂上的未曝光部分。
在本发明的另外一个方面，所述油墨通道图案可以利用一第一光掩模来形成。
在本发明的另外一个方面，所述牺牲层可以被制成具有基本上与所述通道形成层相同的高度。
在本发明的另外一个方面，所述牺牲层的形成可以包括在具有所述通道形成层的基底的整个表面上涂敷一第一正型光致抗蚀剂层，以一油墨通道图案部分地对该第一正型光致抗蚀剂层进行曝光，去除该第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分，向具有所述通道形成层和第一正型光致抗蚀剂层的基底的整个表面上涂敷一第二正型光致抗蚀剂层，以一油墨通道图案部分地对该第二正型光致抗蚀剂层进行曝光，去除该第二正型光致抗蚀剂层上的曝光部分，对该第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层进行空白曝光(blank-exposing)，来使得它们具有与所述通道形成层相同的高度，以及去除该第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分。
在本发明的另外一个方面，所述油墨通道图案可以利用一第二掩模来形成。
在本发明的另外一个方面，所述牺牲层的形成可以包括在具有所述通道形成层的基底的整个表面上涂敷一第一正型光致抗蚀剂层，以一油墨通道图案部分地对该第一正型光致抗蚀剂层进行曝光，去除该第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分，向具有所述通道形成层和第一正型光致抗蚀剂层的基底的整个表面上涂敷一第二正型光致抗蚀剂层，对该第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层进行空白曝光，来使得它们具有与所述通道形成层相同的高度，去除该第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分，以一油墨通道图案部分地对该第二正型光致抗蚀剂层进行曝光，以及去除该第二正型光致抗蚀剂层上的曝光部分。
在本发明的另外一个方面，所述油墨通道图案可以利用一第二掩模来形成。
在本发明的另外一个方面，所述牺牲层的形成可以包括在具有所述通道形成层的基底的整个表面上涂敷一第一正型光致抗蚀剂层，以一油墨通道图案部分地对该第一正型光致抗蚀剂层进行曝光，去除该第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分，向具有所述通道形成层和第一正型光致抗蚀剂层的基底的整个表面上涂敷一第二正型光致抗蚀剂层，以一油墨通道图案部分地对该第二正型光致抗蚀剂层进行曝光，对该第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层进行空白曝光，来使得它们具有与所述通道形成层的顶表面相同的高度，以及去除该第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分。
在本发明的另外一个方面，所述油墨通道图案可以利用一第二掩模来形成。
在本发明的另外一个方面，所述牺牲层的形成可以包括在具有所述通道形成层的基底的整个表面上涂敷一第一正型光致抗蚀剂层，以一油墨通道图案部分地对该第一正型光致抗蚀剂层进行曝光，去除该第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分，向具有所述通道形成层和第一正型光致抗蚀剂层的基底的整个表面上涂敷一第二正型光致抗蚀剂层，对该第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层进行空白曝光，来使得它们具有与所述通道形成层的顶表面相同的高度，以一油墨通道图案部分地对该第二正型光致抗蚀剂层进行曝光，以及去除该第二正型光致抗蚀剂层上的曝光部分。
在本发明的另外一个方面，所述油墨通道图案可以利用一第二掩模来形成。
在本发明的另外一个方面，所述正型光致抗蚀剂的涂敷可以通过旋涂工艺来实现。
在本发明的另外一个方面，所述牺牲层可以利用一酰亚胺基正型光致抗蚀剂形成，并且具有一大于所述通道形成层的高度。
在本发明的另外一个方面，所述牺牲层的形成可以包括在具有所述通道形成层的基底的整个表面上涂敷一第一酰亚胺基正型光致抗蚀剂层，以一油墨通道图案部分地对该第一牺牲层进行曝光，去除该第一酰亚胺基正型光致抗蚀剂层上的曝光部分，向具有所述通道形成层和第一酰亚胺基正型光致抗蚀剂层的基底的整个表面上涂敷一第二酰亚胺基正型光致抗蚀剂层，以一油墨通道图案部分地对该第二酰亚胺基正型光致抗蚀剂层进行曝光，以及去除该第二正型光致抗蚀剂层上的曝光部分。
在本发明的另外一个方面，所述油墨通道图案可以利用一第二掩模来形成。
在本发明的另外一个方面，所述酰亚胺基正型光致抗蚀剂的涂敷可以通过旋涂工艺来实现。
在本发明的另外一个方面，所述喷嘴层的形成可以包括向所述通道形成层和牺牲层上涂敷一第二负型光致抗蚀剂层，以一喷嘴图案部分地对该第二负型光致抗蚀剂层进行曝光，以及去除该第二负型光致抗蚀剂层上的未曝光部分，来形成喷嘴和喷嘴层。
在本发明的另外一个方面，所述喷嘴图案可以利用一第三掩模来形成。
在本发明的另外一个方面，在所述第二负型光致抗蚀剂层的曝光过程中，可以使用不超过I线辐射的UV光束、电子束或者X射线。
在本发明的另外一个方面，对所述基底进行蚀刻可以包括向所述基底的后表面上涂敷一光致抗蚀剂层，以油墨供给孔形式对所述光致抗蚀剂进行图案化处理，并且对呈油墨供给孔形式的基底后表面进行蚀刻，来形成油墨供给孔。
在本发明的另外一个方面，所述油墨供给孔形式可以通过利用一蚀刻掩模来形成。
在本发明的另外一个方面，所述基底后表面的蚀刻可以通过利用等离子体进行干式蚀刻来实现。
在本发明的另外一个方面，所述基底后表面的蚀刻可以通过利用羟化四甲基铵(TMAH)或者KOH进行湿式蚀刻来实现。
根据本发明，由于所述牺牲层的顶表面被平整化，所以油墨通道的形状和尺寸可以轻易控制，由此提高了油墨通道的均一度。还有，由于不会在牺牲层中产生气体，所以可以避免喷嘴层由于这些气体所致的变形现象。
附图说明
通过参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的前述和其它特征以及优点将变得更为明了，其中：
图1是一个示意性透视图，示出了一个常规热驱动式喷墨打印头的结构；
图2A至2E是若干个剖视图，示出了一种制造图1中所示常规喷墨打印头的方法；
图3是图1中所示常规喷墨打印头的扫描电子显微镜(SEM)图片；
图4A是一个剖视图，示出了这样一种状态，其中在牺牲层中产生有气泡；
图4B是一个剖视图，示出了一个产生有气泡的部分；
图5A至5R是若干个剖视图，示出了一种根据本发明的一实施例用于制造整体式喷墨打印头的方法；
图6A至6F是若干个剖视图，示出了一种根据本发明的另外一实施例用于制造整体式喷墨打印头的方法；
图7A是一个喷墨打印头的竖直剖视图，该喷墨打印头利用根据本发明的方法制造而成，而图7B是图7A的一个放大视图；并且
图8A是利用根据本发明的方法制造而成的喷墨打印头的平面图，而图8B是图8A的一个放大视图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细地对根据本发明的示例性实施例用于制造整体式喷墨打印头的方法进行描述。
下面的示例用于例证目的而并非加以限制。贯穿这些附图，相同的附图标记指代的是相同元件，并且为了清楚起见，元件的形状被夸大。还有，将会明白的是，当一个层被称作位于另外一个层或者基底“上”时，其可以直接位于另外一个层或者基底上，或者也可以在它们之间存在中间层。
尽管在后面的附图中仅示出了一硅晶片的一小部分，但是所述喷墨打印头可以是由单块晶片制成的数十或者数百芯片中的一个。
图5A至5R是剖视图，示出了一种根据本发明的一实施例用于制造整体式喷墨打印头的方法。
如图5A中所示，在一基底110上形成有对油墨进行加热的加热器141和向加热器141供给电流的电极142。在此，一般将硅晶片用作基底110，硅晶片被广泛应用于制造半导体器件并且尤其适合于大规模生产。
加热器141可以通过利用溅射或者化学汽相淀积(CVD)工艺淀积一电阻加热材料，比如氮化钽或者钽-铝合金，并且对其进行图案化处理而制成。电极142可以通过利用溅射工艺淀积一具有良好导电性的金属，比如铝或者铝合金，并且对其进行图案化处理而形成。尽管没有示出，但是可以在加热器141和电极142上形成一由氧化硅或者氮化硅制成的钝化层。
如图5B中所示，可以在基底110上形成有加热器141和电极142的位置处形成一第一光致抗蚀剂层121。由于第一光致抗蚀剂层121形成了一环绕在油墨腔室和节流阀周围的通道形成层(图5D中的120)，所以其由对油墨化学稳定的负型光致抗蚀剂制成，其中油墨腔室和节流阀将在后面予以描述。尤其是，第一光致抗蚀剂层121通过向基底110的整个表面上涂敷负型光致抗蚀剂达到预定厚度而形成。在此，所述负型光致抗蚀剂可以被涂敷至其厚度对应于油墨腔室的高度，以便适应所喷射油墨液滴的量。所述负型光致抗蚀剂可以通过旋涂工艺涂敷在基底110上。前述方法也可以被应用于即将在后面描述的涂敷技术。
如图5C中所示，利用一具有油墨腔室和节流阀图案的第一光掩模161将由负型光致抗蚀剂制成的第一光致抗蚀剂层121暴露于紫外(UV)光中。在曝光操作中，暴露于UV光中的那部分第一光致抗蚀剂层121发生硬化，以便具有化学抗性和高的机械强度，同时未曝光部分会轻易地溶解于显影剂中。
接着，第一光致抗蚀剂层121被显影，来去除未曝光部分，形成一个空间，并且硬化的曝光部分得以保留，如图5D中所示形成一通道形成层120。
图5E至5I示出了在由通道形成层120环绕起来的空间中形成牺牲层S的操作。在本发明中，牺牲层S将通过两次涂敷正型光致抗蚀剂操作和一次顶表面平整操作而具有平整的顶表面。
更具体地说，如图5E中所示，正型光致抗蚀剂通过旋涂工艺被涂敷在具有通道形成层120的基底110的整个表面上，达到预定的厚度，由此形成一第一牺牲层123。在此，所述正型光致抗蚀剂由于突起的通道形成层120的存在而向上隆起，使得第一牺牲层123的顶表面不太平坦。如图5F中所示，利用一具有油墨腔室和节流阀(restrictor)图案的第二光掩模162将第一牺牲层123暴露于紫外(UV)光中。在曝光操作中，暴露于UV光中的由正型光致抗蚀剂制成的那部分第一牺牲层123变得易于溶解于显影剂中。由此，当第一牺牲层123被显影时，仅有第一牺牲层123上的未曝光部分得以暴露，同时曝光部分被去除，如图5G中所示。
如图5H中所示，再次利用旋涂工艺向具有通道形成层120和第一牺牲层123的基底110的整个表面上涂敷一种正型光致抗蚀剂，达到预定的厚度，由此形成一第二牺牲层124。第二牺牲层124的顶表面可以利用填充在由通道形成层120环绕起来的空间中的第一牺牲层123得以平整化。
如图5I中所示，利用用于对第一牺牲层123进行曝光的第二光掩模162将第二牺牲层124暴露于UV光中。接着，对第二牺牲层124进行显影，来去除该第二牺牲层124上的曝光部分。接着，如图5J中所示，在由通道形成层120环绕起来的空间中形成牺牲层S，该牺牲层S由第一牺牲层123和第二牺牲层124组成并且具有平整的顶表面。
如图5K中所示，牺牲层S随后被暴露于UV光中。在此，可以通过在不使用光掩模的条件下进行空白曝光来进行曝光。通过控制曝光时间和光强度，曝光可以持续进行，直至牺牲层S的顶表面变得与通道形成层120的顶表面相同。接下来，执行显影操作，来去除牺牲层S上的曝光部分，并且降低牺牲层S的高度，从而使得牺牲层S具有与通道形成层120相同的高度，如图5L中所示。
尽管前面的描述已经示出牺牲层S通过对第一牺牲层123进行涂敷、曝光和显影，对第二牺牲层124进行涂敷、曝光和显影以及执行空白曝光和显影而形成，但是形成牺牲层S的顺序可以发生变化。例如，在涂敷第二牺牲层124之后，可以执行空白曝光步骤。接着，可以执行显影操作，来允许第二牺牲层124和第一牺牲层123保持与通道形成层120一样高。接着，执行利用第二光掩模162的曝光步骤和显影步骤，仅保留由通道形成层120环绕起来的牺牲层S。
可选择地，牺牲层S可以以下述操作形成。在涂敷第二牺牲层124之后，可以执行利用第二光掩模的曝光操作和空白曝光操作。在此，这两个曝光操作的顺序可以颠倒。接着，利用显影操作去除曝光部分，从而使得仅保留由通道形成层120环绕起来的牺牲层S。
尽管前面的描述已经示出为了形成具有平整顶表面的牺牲层S需要两次涂敷正型光致抗蚀剂，但是也可以三次或者更多次地涂敷正型光致抗蚀剂，直至牺牲层S具有所需的厚度。在这种情况下，执行曝光和显影的次数根据涂敷正型光致抗蚀剂的次数而增加。
接下来，如图5M中所示，在基底110上形成有通道形成层120和牺牲层S的位置处形成一第二光致抗蚀剂层131。由于第二光致抗蚀剂层131在后续操作中形成了一喷嘴层(图5O中的130)，所以类似于通道形成层120，其由一种对油墨化学稳定的负型光致抗蚀剂制成，其中所述后续操作将在后面予以描述。尤其是，第二光致抗蚀剂层131通过利用旋涂工艺向基底110的整个表面上涂敷负型光致抗蚀剂达到预定厚度而形成。在此，负型光致抗蚀剂层131可以被涂敷至这样一个厚度，即足以获得足够长的喷嘴，并且能够抵抗油墨腔室中的压力变化。
在前面的步骤中，由于牺牲层S被制成基本上具有于通道形成层120相同的高度，也就是说，牺牲层S的顶表面得以平整化，所以能够克服在现有技术中出现的变形或者熔融问题，也就是说，因为由正型光致抗蚀剂形成的牺牲层S会与由负型光致抗蚀剂形成的第二光致抗蚀剂层131之间发生反应，牺牲层S的边缘会发生变化或者熔融。因此，第二光致抗蚀剂层131可以被很好地粘结在通道形成层120上。
图7A和7B是利用图5A至5R中所示方法制造而成的喷墨打印头的竖直剖视图。参照图7A和7B，在通道形成层120与喷嘴层130之间没有形成凹腔，这就表明通道形成层120与喷嘴层130很好地相互粘结起来。
如图5N中所示，利用一具有喷嘴图案的第三光掩模163对由负型光致抗蚀剂制成的第二光致抗蚀剂层131进行曝光。接着，对第二光致抗蚀剂层131进行显影，由此去除未曝光部分并且形成喷嘴154，同时硬化的曝光部分得以保留，形成喷嘴层130，如图5O中所示。在曝光操作中，优选使用不超过I线辐射(353纳米)的UV光束、或者电子束、或者波长短于I线辐射的X射线。如前所述，通过利用具有相对较短波长的光线进行曝光，缩短了光线的传播长度，从而使得位于第二光致抗蚀剂层131下方的牺牲层S不会受到曝光的影响。由此，不会在由正型光致抗蚀剂制成的牺牲层S中产生氮气，由此与现有技术中不同，避免了由于氮气而导致的喷嘴层130发生变形。
图8A和8B示出了利用前述方法制造而成的喷墨打印头。参照图8A和8B，在牺牲层S中没有产生氮气。
如图5P中所示，在基底110的后表面上形成有一蚀刻掩模171，该蚀刻掩模171用于形成一油墨供给孔(在图5Q中为151)。蚀刻掩模171通过向基底110的后表面涂敷正型光致抗蚀剂或者负型光致抗蚀剂并且对其进行图案化处理而形成。
接下来，如图5Q中所示，利用蚀刻掩模171曝光后的基底110被从其后表面进行蚀刻，来形成穿孔，由此形成油墨供给孔151，此后将蚀刻掩模171去除。
更具体地说，可以通过利用等离子体的干式蚀刻工艺对基底110的后表面进行蚀刻。否则，可以通过利用羟化四甲基铵(TMAH)或者KOH作为蚀刻剂的湿式蚀刻工艺对基底110的后表面进行蚀刻。
最后，利用一种溶剂将牺牲层S去除，由此在一没有牺牲层S的空间中形成由通道形成层120环绕起来的油墨腔室153和节流阀152，如图5R中所示。
以这种方式，制得一种具有图5R中所示结构的整体式喷墨打印头。
图6A至6F是若干个剖视图，示出了一种根据本发明的另外一实施例用于制造整体式喷墨打印头的方法。在下面的描述中，与第一实施例中相同的部分将简要描述或者不予描述。
在本实施例中，直至在基底210上形成牺牲层S所执行的操作基本上与如图5A至5I所示前一实施例中相同，下面将简要描述。如图6A中所示，制备一基底210，并且在基底210上形成对油墨进行加热的加热器241和向加热器241供给电流的电极242。接下来，一种负型光致抗蚀剂被涂敷在具有加热器241和电极242的基底210上，达到预定的厚度，接下来进行曝光和显影，由此形成通道形成层220。在此，通道形成层220可以被制成略微低于具有所需高度的油墨腔室。随后，通过旋涂工艺将一种正型光致抗蚀剂涂敷到具有通道形成层220的基底210的整个表面上，达到预定的厚度，由此形成一第一牺牲层223并且通过曝光和显影操作对其进行图案化处理。接着，再次通过旋涂工艺将正型光致抗蚀剂涂敷到基底210的整个表面上，达到预定的厚度，由此形成一第二牺牲层224并且通过曝光和显影操作对其进行图案化处理。以这种方式，在由通道形成层220环绕起来的空间中形成一牺牲层S，该牺牲层S由第一牺牲层123和第二牺牲层124组成，并且具有平整的顶表面，如图6A中所示。
当根据本实施例形成牺牲层S时，将酰亚胺基正型光致抗蚀剂用作所述正型光致抗蚀剂，并且不执行空白曝光和显影操作，这些操作用于使得牺牲层S的高度等于通道形成层220的高度。酰亚胺基正型光致抗蚀剂需要在显影后在140度左右经受硬化烘焙，同时不会受到包含于负型光致抗蚀剂中的溶剂的影响，并且不会由于曝光而产生氮气，这些将在后面更为详细地予以描述。
如图6B中所示，一光致抗蚀剂层231被形成在具有通道形成层220和牺牲层S的基底210上。由于第二光致抗蚀剂层231在后续操作中形成了一喷嘴层(图6D中的230)，所以其由一种对油墨化学稳定的负型光致抗蚀剂制成，其中所述后续操作将在后面予以描述。形成第二光致抗蚀剂层231的具体操作与前一实施例中相同。
在本例证实施例中，牺牲层S被制成高于通道形成层220突起。但是，由于牺牲层S由酰亚胺基正型光致抗蚀剂制成，所以如前所述，其不会受到包含在用于形成第二光致抗蚀剂层231的负型光致抗蚀剂中的溶剂的影响。因此，不同于现有技术，可以避免在牺牲层S的边缘处的变形或者熔融问题。
接下来，如图6C中所示，利用一具有喷嘴图案的光掩模263对由负型光致抗蚀剂制成的第二光致抗蚀剂层231进行曝光。接着，对第二光致抗蚀剂层231进行显影，由此去除未曝光部分并且形成喷嘴254，同时硬化的曝光部分得以保留，形成喷嘴层230，如图6D中所示。
在本例证性实施例中，因为由酰亚胺基正型光致抗蚀剂形成的牺牲层S不会由于曝光而产生氮气，所以类似于现有技术中的喷嘴层230由于氮气导致的变形问题不会发生。因此，在曝光操作中，可以使用宽频带的UV光束，包括I线辐射(353纳米)、H线辐射(405纳米)以及G线辐射(436纳米)，或者电子束，或者波长短于宽频带辐射的X射线。
如图6E中所示，在基底210的后表面上形成有一蚀刻掩模271，由蚀刻掩模271显露出来的基底210通过干式蚀刻和湿式蚀刻工艺被从其后表面进行蚀刻，来形成穿孔，由此形成油墨供给孔251。
形成蚀刻掩模271和油墨供给孔251的具体操作与前一实施例中相同。
最后，利用一种溶剂将牺牲层S去除，由此在一没有牺牲层S的空间中形成由通道形成层220环绕起来的油墨腔室253和节流阀252，如图6F中所示。
以这种方式，制得具有图6F中所示结构得整体式喷墨打印头。
如前所述，根据本发明中用于制造整体式喷墨打印头的方法，由于牺牲层的顶表面被平整化，所以能够克服在现有技术中出现的变形或者熔融问题，也就是说，由于正型光致抗蚀剂会与负型光致抗蚀剂之间发生反应，牺牲层S的边缘会发生变形或者熔融。因此，可以轻易地控制油墨通道的形状和尺寸，由此提高油墨通道的均一度，最终改善喷墨打印头的喷墨性能。还有，由于通道形成层和喷嘴层被很好地相互粘结起来，所以打印头的耐用性得以提高。
还有，根据本发明，由于在形成喷嘴的光刻操作中不会在牺牲层中产生气体，所以可以避免喷嘴层由于气体而发生变形。因此，可以进一步提高油墨通道的均一度。
尽管已经图示和描述了本发明的少量示例性实施例，但是本技术领域中那些熟练技术人员将会明白的是，在不脱离本发明的基本原理和精神实质的条件下，可以对这些实施例进行改变，本发明的范围在权利要求以及它们的等同描述中进行定义。例如，根据本发明的打印头中的元件可以由在本说明书中没有提及的其它材料制成。此外，前面提出的淀积材料和形成元件的方法仅用于示例目的。在本发明的范围内，可以采用各种淀积方法和蚀刻方法。因此，本发明的精神实质和保护范围由所附权利要求加以定义。
Claims (26)
1、一种制造整体式喷墨打印头的方法，该方法包括：
在一基底上形成一油墨加热构件，用来对油墨进行加热；
通过向所述基底上涂敷一负型光致抗蚀剂图案，来形成一环绕在油墨通道周围的通道形成层；
通过反复向具有所述通道形成层的基底上涂敷一正型光致抗蚀剂图案，来在由所述通道形成层环绕起来的空间中形成一具有平整顶表面的牺牲层；
通过向所述通道形成层和牺牲层上涂敷一负型光致抗蚀剂图案，来形成具有喷嘴的喷嘴层；
对所述基底的一底部进行打孔操作，来形成一油墨供给孔；以及
去除所述牺牲层。
2、如权利要求1所述的方法，其中：各个正型光致抗蚀剂图案均通过光刻工艺来形成。
3、如权利要求1所述的方法，其中：所述基底底部的打孔操作利用一蚀刻工艺来实现。
4、如权利要求1所述的方法，其中，所述通道形成层的形成包括：
在基底的整个表面上涂敷一第一负型光致抗蚀剂层；
以一油墨通道图案对该第一负型光致抗蚀剂层进行曝光；以及
去除该第一负型光致抗蚀剂上的未曝光部分。
5、如权利要求4所述的方法，其中：所述油墨通道图案利用一第一光掩模来形成。
6、如权利要求1所述的方法，其中：所述牺牲层被制成具有基本上与所述通道形成层相同的高度。
7、如权利要求6所述的方法，其中，所述牺牲层的形成包括：
在具有所述通道形成层的基底的整个表面上涂敷一第一正型光致抗蚀剂层；
以一油墨通道图案部分地对所述第一正型光致抗蚀剂层进行曝光；
去除所述第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分；
向具有所述通道形成层和第一正型光致抗蚀剂层的基底的整个表面上涂敷一第二正型光致抗蚀剂层；
以一油墨通道图案部分地对所述第二正型光致抗蚀剂层进行曝光；
去除所述第二正型光致抗蚀剂层上的曝光部分；
对所述第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层进行空白曝光，来使得它们具有与所述通道形成层相同的高度；以及
去除所述第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分。
8、如权利要求7所述的方法，其中：所述油墨通道图案利用一第二掩模来形成。
9、如权利要求6所述的方法，其中，所述牺牲层的形成包括：
在具有所述通道形成层的基底的整个表面上涂敷一第一正型光致抗蚀剂层；
以一油墨通道图案部分地对该第一正型光致抗蚀剂层进行曝光；
去除所述第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分；
向具有所述通道形成层和第一正型光致抗蚀剂层的基底的整个表面上涂敷一第二正型光致抗蚀剂层；
对所述第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层进行空白曝光，来使得它们具有与所述通道形成层相同的高度；
去除所述第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分；
以一油墨通道图案部分地对所述第二正型光致抗蚀剂层进行曝光；以及
去除所述第二正型光致抗蚀剂层上的曝光部分。
10、如权利要求9所述的方法，其中：所述油墨通道图案利用一第二掩模来形成。
11、如权利要求6所述的方法，其中，所述牺牲层的形成包括：
在具有所述通道形成层的基底的整个表面上涂敷一第一正型光致抗蚀剂层；
以一油墨通道图案部分地对该第一正型光致抗蚀剂层进行曝光；
去除所述第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分；
向具有所述通道形成层和第一正型光致抗蚀剂层的基底的整个表面上涂敷一第二正型光致抗蚀剂层；
以一油墨通道图案部分地对所述第二正型光致抗蚀剂层进行曝光；
对所述第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层进行空白曝光，来使得它们具有与所述通道形成层的顶表面相同的高度；以及
去除所述第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分。
12、如权利要求11所述的方法，其中：所述油墨通道图案利用一第二掩模来形成。
13、如权利要求6所述的方法，其中，所述牺牲层的形成包括：
在具有所述通道形成层的基底的整个表面上涂敷一第一正型光致抗蚀剂层；
以一油墨通道图案部分地对所述第一正型光致抗蚀剂层进行曝光；
去除所述第一正型光致抗蚀剂层上的曝光部分；
向具有所述通道形成层和第一正型光致抗蚀剂层的基底的整个表面上涂敷一第二正型光致抗蚀剂层；
对所述第二正型光致抗蚀剂层和第一正型光致抗蚀剂层进行空白曝光，来使得它们具有与所述通道形成层的顶表面相同的高度；
以一油墨通道图案部分地对该第二正型光致抗蚀剂层进行曝光；以及
去除所述第二正型光致抗蚀剂层上的曝光部分。
14、如权利要求13所述的方法，其中：所述油墨通道图案利用一第二掩模来形成。
15、如权利要求1所述的方法，其中：所述正型光致抗蚀剂的涂敷操作通过旋涂工艺来实现。
16、如权利要求1所述的方法，其中：所述牺牲层利用一种酰亚胺基正型光致抗蚀剂形成，以具有一大于所述通道形成层的高度。
17、如权利要求15所述的方法，其中，所述牺牲层的形成包括：
在具有所述通道形成层的基底的整个表面上涂敷一第一酰亚胺基正型光致抗蚀剂层；
以一油墨通道图案部分地对该第一牺牲层进行曝光；
去除所述第一酰亚胺基正型光致抗蚀剂层上的曝光部分；
向具有所述通道形成层和第一酰亚胺基正型光致抗蚀剂层的基底的整个表面上涂敷一第二酰亚胺基正型光致抗蚀剂层；
以油墨通道图案部分地对所述第二酰亚胺基正型光致抗蚀剂层进行曝光；以及
去除所述第二正型光致抗蚀剂层上的曝光部分。
18、如权利要求17所述的方法，其中：所述油墨通道图案利用一第二掩模来形成。
19、如权利要求17所述的方法，其中：所述酰亚胺基正型光致抗蚀剂的涂敷操作通过旋涂工艺来实现。
20、如权利要求1所述的方法，其中，所述喷嘴层的形成操作包括：
向所述通道形成层和牺牲层上涂敷一第二负型光致抗蚀剂层；
以一喷嘴图案部分地对所述第二负型光致抗蚀剂层进行曝光；以及
去除所述第二负型光致抗蚀剂层上的未曝光部分，来形成喷嘴和喷嘴层。
21、如权利要求20所述的方法，其中：所述喷嘴图案利用一第三掩模来形成。
22、如权利要求20所述的方法，其中：在所述第二负型光致抗蚀剂层的曝光过程中，使用不超过I线辐射的UV光束、电子束或者X射线。
23、如权利要求1所述的方法，其中，对所述基底进行蚀刻包括：
向所述基底的后表面上涂敷一光致抗蚀剂层；
以油墨供给孔形式对所述光致抗蚀剂进行图案化处理；以及
对呈油墨供给孔形式的基底后表面进行蚀刻，来形成油墨供给孔。
24、如权利要求23所述的方法，其中：所述油墨供给孔形式通过利用一蚀刻掩模来形成。
25、如权利要求23所述的方法，其中：所述基底后表面的蚀刻操作通过利用等离子体进行干式蚀刻来实现。
26、如权利要求23所述的方法，其中：所述基底后表面的蚀刻操作通过利用TMAH或者KOH进行湿式蚀刻来实现。
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